- •Изучение явления гистерезиса ферромагнетиков
- •Изучение явления гистерезиса ферромагнетиков
- •1. ТеоретическАя часть
- •1.1. Магнитные свойства твердых тел
- •1.2. Условия возникновения упорядоченных магнитных структур в твердых телах
- •1.3. Ферромагнитное упорядочение
- •2. Теория и методика эксперимента
- •2.1. Кривая начального намагничивания ферромагнетика (основная кривая намагничивания ферромагнетиков)
- •2.2. Исследование свойств ферромагнетика с помощью петли гистерезиса на учебной установке фэл-11
- •2.3. Описание экспериментальной установки и методики измерений
- •2.4. Необходимые данные для вычислений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы
- •5. Список литературы
- •Изучение явления гистерезиса ферромагнетиков
- •390000 Г. Рязань, ул. Право-Лыбедская, д. 26/53
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
РЯЗАНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)
Государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
О.Е. Трунина, А.Д. Филатов
Изучение явления гистерезиса ферромагнетиков
Лабораторная работа 2-13
(руководство к выполнению)
Рязань – 2010
УДК 530
Трунина О.Е., Филатов А.Д. Изучение явления гистерезиса ферромагнетиков: Лабораторная работа № 2-13 (руководство к выполнению). – Рязань: Рязанский институт (филиал) МГОУ, 2010. – 19 с.
Печатается по решению методического совета Рязанского института (филиала) Московского государственного открытого университета от «___» _____________ 20___ г.
© Московский государственный
открытый университет,
Рязанский институт (филиал),
2010
Изучение явления гистерезиса ферромагнетиков
Цель работы: практическое исследование магнитных характеристик ферромагнетиков; экспериментальное изучение процесса намагничивания ферромагнетиков с помощью электронного осциллографа.
Приборы и принадлежности: установка ФЭЛ-11, осциллограф
1. ТеоретическАя часть
1.1. Магнитные свойства твердых тел
Все вещества обладают магнитными свойствами, т.е. являются магнетиками. Свойства магнетиков определяются величиной и ориентацией магнитных моментов молекул, ионов или атомов.
В рамках квазиклассической планетарной модели атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого по круговым или эллиптическим орбитам обращаются электроны. Такие электроны представляют собой замкнутые электрические микротоки, ответственные за намагничивание вещества, и могут рассматриваться как плоские замкнутые контуры с током (см. рисунок 1).
М агнитный момент плоского контура S , по которому течет ток I, определяется по формуле
, (1.1)
где - единичный вектор нормали, направление которого определяется по правилу правого винта относительно направления тока в контуре. Контур с током создает собственное магнитное поле. Это поле совпадает по направлению с магнитным моментом контура.
Т
Рисунок 1
Кроме орбитальных моментов, электрон обладает собственным неуничтожимым механическим моментом импульса , не связанным с движением электрона, – спином. Спину соответствует собственный спиновый магнитный момент .
При отсутствии внешнего магнитного поля приближенно можно считать, что магнитный момент атома:
(1.2)
где N – число электронов в атоме. Магнитный момент ядра значительно меньше магнитных моментов электронов в атоме, и его влиянием обычно можно пренебречь.
Магнитный момент молекулы:
, (1.3)
где N – число атомов в молекуле.
Во внешнем магнитном поле с индукцией на движущийся по окружности электрон действует момент сил (см. рисунок 2):
(1.4)
г де – магнитный момент атома; – вектор магнитной индукции; – магнитная постоянная; – напряженность внешнего магнитного поля.
Этот момент сил вынуждает вектор момента импульса электрона прецессировать вокруг направления вектора индукции магнитного поля. В результате прецессии орбиты электрона появляется дополнительный прецессионный ток , магнитный момент которого по правилу Ленца всегда направлен против вектора индукции внешнего поля.
Н
Рисунок 2
В случае, если молекулы вещества являются полярными, т.е. обладают магнитным моментом даже в отсутствие внешнего магнитного поля, вещество является парамагнетиком (например, Al, Pt). Парамагнетики усиливают внешнее магнитное поле (парамагнитный эффект).